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一、基础知识(50分)1、名词解释(10分)机器字长SRAMEPROM指令系统微指令2、选择题(10分)1)设字长32位，使用IEEE格式，则阶码采用______表示。A.补码B.原码C.移码D.反码2)四片74181ALU和一片74182CLA器件相配合，具有如下进位传递功能______。A.形波进位B.组内先行进位，组间先行进位C.组内先行进位，组间行波进位D.组内形波进位，组间先行进位3)某SARM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线数目和数据线数目分别是___。A.16,16B.16,64,C.64,8D.64,164)单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用______。A.堆栈寻址方式B.立即寻址方式C.隐含寻址方式D.间接寻址方式微5)程序控制器中，机器指令与微指令的关系是______。A.每一条机器指令由一条微指令来执行B.一段机器指令组成的程序可由一条微指令执行C.一条微指令由若干条机器指令组成D.每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行3、填空题(10分)1）存储___①___并按__②____顺序执行，这是冯•诺依曼型计算机的工作原理。2)相联存储器是按③访问的存储器。3)主存与cache的地址映射有__④___、⑤、⑥三种方式。4)通常指令编码的第一个字段是⑦。5)异步通信方式可分为⑧、⑨、⑩三种类型。4、问答题(20分)1)在计算机中，为什么要采用多级结构的存储器系统2)简述CPU的功能.3)试比较水平型微指令与垂直型微指令。4)简述总线集中控制的优先权仲裁方式。二、综合应用(50分)1、已知X=-0.1101,Y=0.1011,试用补码一位乘法计算X×Y(15分)2、指令格式如下所示。OP为操作码字段，试分析指令格式特点。(10分)3、某32位机共有微操作控制信号52个,构成5个相斥类的微命令组,各组分别包含4个,5个,8个15个可20个微命令,已知可判定的外部条件有CY和ZF两个,微指令字长29位。(1)给出采用断定方式的水平型微指令格式(2)控制存储器器的容量应为多少位?（10分）4、某8位机采用单总线结构,地址总线16根(A15~A0,A0为低位),双向数据总线8根(D7~D0,,控制总线中与主存有关的有MREQ(允许访存,低电平有效),R/W(高电平为读命令,低电平为写命令)主存地址空间分配如下:0~8191为系统程序区,由只读存储器芯片组成;8192~32767为用户程序区;最后(最大地址)2K地址空间为系统程序工作区,上述地址为十进制数,按字节编址,现有如下存储器芯片:ROM:8K×8位(控制端仅有CS)RAM(静态):16K×1位，2K×8位，4K×8位，8K×8位请从上述芯片中选择适当芯片设计该计算机存储器,画出主存储器逻辑框图,注意画出选片逻辑(可选用门电路及3:8译码器74LS138)与CPU的连接,说明选哪些存储器芯片,选多少?三、基础知识(50分)1．选择题(10分)1）在机器数______中，零的表示形式是唯一的。A．原码B．补码C．移码D．反码2）主存贮器和CPU之间增加cache的目的是______。A解决CPU和主存之间的速度匹配问题15107320偏移量（16位）基值寄存器源寄存器OPB扩大主存贮器容量C扩大CPU中通用寄存器的数量D既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量3）某SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为______。A64，16B16，64C64，8D16，16。4）相联存储器是按______进行寻址的存储器。A．地址指定方式B．堆栈存取方式C．内容指定方式D。地址指定与堆栈存取方式结合5）寄存器间接寻址方式中，操作数处在______。A.通用寄存器B.主存单元C.程序计数器D.堆栈2．填空题(20分)1）8位二进制补码所能表示的十进制整数范围是___(1)___至__(2)___，前者的二进制补码表示为___(3)__，后者的二进制补码表示为(4)。2)移码表示法主要用于表示(5)数的阶码E，以利于比较两个(6)的大小和移位操作。3）存储器地址译码方式有(7)、(8)等两种。4)指令操作码字段表征指令的(9)_，而地址码字段指示(10)。5）CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做(11)，它常用若干个(12)来表示，而后者又包含有若干个(13)。6）CPU的功能主要有(14)控制，(15)控制，(16)控制和(17)加工。7）总线集中控制的优先权仲裁方式有(18)、(19)、(20)等三种。3、简答题(20分)1)简述CPU中的逻辑器件：程序计数器PC，地址寄存器MAR，指令寄存器IR及ALU等的作用。2)试比较水平型微指令与垂直型微指令。3)主存与cache的地址映射方式有哪几种?4)何谓异步通信？异步通信有哪些方式？四、综合应用(50分)1、已知X=-0.1001,Y=0.1011,试用补码补码不恢复余数法求X÷Y(15分)2、指令格式如下所示。OP为操作码字段，试分析指令格式特点。（10分）3．已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为512×48（位），微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示。则微指令中的三个字段分别应多少位？（10分）←操作控制→←——————顺序控制————————→4．用16K×8位的SRAM芯片构成64K×16位的存储器，问：①地址线、数据线各为多少根？②共需要多少片16K×8芯片③画出存储器结构图及与CPU连接的示意图？（15分）五、基础知识(50分)1.名词解释机器字长：计算机一次能处理数据的为数,通常与CPU的寄存器位数有关。SRAM：静态随机存储器。EPROM：可编程可改写只读存储器。指令系统：一台计算机所有指令的集合。微指令：在CPU周期使计算机实现一定操作功能的一组微命令的集合。2．选择题：C；B；A；C；D3．填空题：程序，地址，内容，直接映像，全相联映像，组相联映像，操作码字段，全互锁，半互锁，非互锁。4．1）为了缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾，另一方面又要解决主存储器容量小，存不下更多的程序和数据的难题，当前计算机系统中，广泛采用了多级结构的存储器系统。2）CPU的主要功能：（1）指令控制（2）操作控制（3）时间控制（4）数据加工3）(1)水平型微指令比垂直型微指令，并行操作能力强，灵活性强（2）水平型微指令执行一条机器指令所要的微指令数目少，速度快（3）水平型微指令用较短的微程序结构换取较长的微指令结构（4）水平型微指令与机器指令差别大4）链式查询方式，计数器定时查询方式，独立请求方式二、1．解：[X]补=11.0011,[-X]补=00.1101[Y]补=0.1011部分积乘数YnYn+1说明00.00000.10110+00.1101YnYn+1=10,加[-X]补00.110100.011011.1011右移一位得P100.0011010.101YnYn+1=11,右移一位得P2+11.00110010.10右移一位得P311.0110YnYn+1=10,加[-X]补微命令字段判别测试字段下地址字段312622181716150偏移量变址寄存器源寄存器—OP11.1011001+00.110100010.1右移一位得P400.1000YnYn+1=01,加[X]补00.0100+11.0011YnYn+1=01,加[X]补11.01110001最后一步不移位∴[X×Y]补=1.01110001；X×Y=-0.100011112．解:（1）操作码字段OP为16位，可指定26=64（2）双字长（32位）二地址指令，用于访问存储器。（3）一个操作数在源寄存器（共32个），另一个操作数在存储器中（由基值寄存器和偏移量决定）。所以是RS型指令。3．解：水平型微指令格式如下：D28~D26D25~D23D22~D19D18~D15D14~D10D9D8D7~D04个微命令5个微命令8个微命令15个微命令20个微命令条件测试字段下一地址字段3位3位4位4位5位2位8位控制存储器器的容量为:28×29=256×29位4．解:主存地址空间分配如下:根据给定条件,选用:ROM:8K×8位芯片1片；RAM:8K×8位芯片3片；2K×8位芯片1片；3:8译码器仅用Y0Y1Y2Y3和Y7的输出端,且对最后的2K×8位选片还需加门电路译码ROM8KBD0D7A0A12RAM8KBD0D7A0A12RAM8KBD0D7A0A12RAM8KBD0D7A0A12RAM2KBD0D7A0A1074LS138CSCSCSCSCSD0D7A0A10A11A12A13A14A15ABCCPUMREQY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7R/W·································R/W11.0111+00.1011X和Y异号，[Y]补+[X]补00.0010←00.0100+11.010111余数与Y同号，商上1R和Q左移一位减除数，加[-Y]补11.1001←11.0010+00.10111.01.0余数与Y异号，商上0R和Q左移一位加上除数，加[Y|补11.1101←11.1010+00.10111.001.00余数与Y异号，商上0R和Q左移一位加上除数，加[Y|补00.0101←00.1010+11.01011.0011.001余数与Y同号，商上1R和Q左移一位减除数，加[-Y]补11.11111.0010余数与Y异号，商上0B卷参考答案基础知识1．选择题：B；A；D；C；B2．填空题：（1）-27（2）+27-1（3）10000000（4）01111111（5）浮点数（6）阶码（7）单地址译码（8）双地址译码（9）操作（10）操作数地址（11）指令周期（12）机器周期（13）时钟周期（14）指令（15）操作（16）时序（17）数据（18）链式查询方式（19）计数器定时查询方式（20）独立请求方式3．问答题：1）程序计数器PC：保存下一条指令的地址；地址寄存器MAR：保存当前的访存地址指令寄存器IR:保存当前正在执行的指令；ALU:实现各种算术逻辑运算2)(1)水平型微指令比垂直型微指令，并行操作能力强，灵活性强（2）水平型微指令执行一条机器指令所要的微指令数目少，速度快（3）水平型微指令用较短的微程序结构换取较长的微指令结构（4）水平型微指令与机器指令差别大3)直接映像，全相联映像，组相联映像4)异步通信是指在总线通信时没有统一的始终标准,采用应答方式完成.异步通信方式有全互锁，半互锁，非互锁等三种。二、综合应用解：[X]补=11.0111,[Y]补=00.1011，[-Y]补=11.0101被除数X/余数R商数Q说明A13A0···D0D７~CEWE16K×８A13A0···D0D７~CEWE16K×８A13A0···D0D７~CEWE16K×８A13A0···D0D７~CSWE16K×８A13A0···D0D７~CEWE16K×８A13A0···D0D７~CEWE16K×８A13A0···D0D７~CEWE16K×８A13A0···D0D７~CEWE16K×８A13A0WR/A14A15CPUD15~D8D7~D02/4译码器3Y2Y1Y0Y不能除尽，商为负，则商加2-4，即[X÷Y]补=1.0010+0.0001=1.0011余数与被除数符号同为负，故：[R]补=1.1111×2-42.解:(1)操作码字段为6位，可指定26=64种操作，即64条指令。(2)单字长（32位）二地址指令(3)一个操作数在源寄存器(共有16位),另一个操作数在存储器中(由变址寄存器内容+偏移量决定),所以是RS型指令。(4)这种指令结构用于访问存储器。3.解：（1）假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该字段为4位，（如采用字段译码只需3位），下地址字段为9位，